导向套零件加工工艺规程编制

业级业级名号师期题系专班姓学指日设计任务书设计题目设计要求作能力确定它的尺寸，形状，结构及材料，并考虑制造工艺，使用，维护，经2通过导向套的设计提高了对AutoCAD,数控编程及操作与计算机基本操作的能力设计进度第一阶段：熟悉题目，收集材料，初步理解题目，借一些工具书。第二阶段：完成导向套的设计及整理设计的数据，为下步绘图做好基础，完成导向套的设计及整理设计的顺序。第三阶段：按照上一阶段工作所得的数据完成所有零件的图形绘制，完成所有零件图形绘制。第四阶段：根据导向套的形状，尺寸，编号程序及向数控铣床中输入程序效验等，完成导向套的程序并输入程序。 1 2 3 42.1飞机结构件特征分析 42.2特征基工艺决策模型 62.3导向套的主要技术要求 62.4导向套的加工工艺分析 2.5导向套加工工序安排分析 2.6夹具设计 3.1数控机床参数 3.2数控编程过程的内容 参考文献 (如调质处理、表面处理及粗糙度)等。选择适合加工的数控机床编出程序。产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习，不关键词：导向套工艺规程数控加工从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃中国在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”,而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质.飞机是每个国家重要的交通工具和军用装备，对于它的改进就做到周密和细致，对此中国走到了世界前列.本文就此产品的加工重点讲解.机械加工工艺的概念：将原材料半成品加工成合格产品的方法和过程，是机械工艺的基础技术之一，采用先进的加工工艺及设备是保证产品质量节能节材降低成本提高劳动生产率，减轻环境污染，提高企业经济和社会效益的主要机械制造工艺分类—我国现行的行业标准JB/75992-1992《机械制造工艺主要包括：铸造、压力加工、焊接、切削加工、特种加工、热处理、覆盖层、2.导向套的加工工艺分析2.1飞机结构件特征分析特征信息包括了零件几何、拓扑及工程信息，是描述零件的最好方法之一，成为整统的对象——飞机结构件中的框、梁、肋、壁板等3~5坐标零件，有必要对其工艺特点进飞机机加零件是构成飞机机体骨架和气动外形的重要组成部分，它们品种繁多、形状复杂、材料各异。为了减轻重量，进行等强度设计，往往在结构件上形成各种复杂型腔。与一般机械零件相比，加工难度大，制造水平要求高。例如壁板、梁、框、座舱盖骨架等结构件由构成飞机气动外形的流线型曲面、各种异形切面、结合槽口、交点孔组合成复杂的实体。结构件加工不但形位精度要求高，而且有严格的重量控制和使用寿命要求。由于现代飞机性能的不断提高，整体结构件成为广泛采用的主要承力构件。整体结构件外形准确、结构刚性好、强度高，重量轻、气密性好；采用整体结构件减少了零件和连接件的数量，装配变形小，可大大降低制造成本。整体结构件尺寸大，壁薄，易变形。零件槽间距离仅2～5mm,腹板厚度也仅有2～4mm,筋顶形状复杂。通过对零件工艺及数控加工进行调查和分析，依据以下特征归纳原则共归纳18类特征：1)采用几何和参数相结合的方式来描述特征。CAPP主要关心特征的属性部分(参数),它们关系到加工方法、刀具参数等决策。CAM主要关心特征的几何部分，它们是刀2)从加工制造的观点而不是从描述零件实际构造的观点来归纳特征，特征与特定的工艺方法相对应。如，带斜壁或曲壁的槽腔，为了提高效率在粗加工时往往先沿槽内边界按三坐标加工直壁槽，在半精加工和精加工时才用五坐标加工整个槽壁，因此，在归纳特征时，槽特征都作为是直壁的，把斜壁或曲壁定义为内壁特征，斜壁或曲壁的槽腔3)特征的层次结构。特征之间形成树状的层次结构。特征之间是否形成父子关系，不决定于它们的位置，而取决于加工时是否相互影响。如，槽与槽底的孔可以不形成父子关系，槽与槽中的凸台则形成父子关系。4)特征分类码的应用。特征名由特征分类码、属性分类码和序号组成，在信息模型中是唯一的。属性分类码是GT技术在特征层加以运用，方便了描述特征的语义信息，具有较大的信息容量。5)特征参数的设置依照CAPP和CAM的信息需求而定，如，轮廓特征的正、负摆角参数可供CAPP选择机床，凸台与槽壁间的最小距离决定了刀具的选择。6)附加特征的设置。如，工艺凸台是零件加工过程中因装夹定位而设置的特征。7)特征组的概念：相同特征类，具有相同或相似的工艺特性，总结归纳形成特征组，如槽特征组、孔特征组等。特征信息模型是CAD/CAPP/CAM系统集成的基础。由于采取了统一的数据模式，使数据既具有完备性，又避免了冗余性，满足CAD、CAPP、CAM各自的信息需求。机床机加工序机加工步刀具夹具量具特殊工序辅助工序工艺路线辅助工步图2.1飞机结构件数数控加工工艺决策模型2.2特征基工艺决策模型针对特征基数控加工工艺决策的实现，提出了基于加工元的工艺决策过程模型。加工元指说明特征一次加工的信息实体，它包括特征、特征加工方法、进刀方向、加工刀飞机结构件数控加工工艺决策的加工元决策模型如图1所示。作者根据具体需求，把整个决策过程划分成若干子任务分阶段进行决策。在CAD系统提供的飞机结构件特征信息的基础上，按顺序进行总体工艺信息获取、分工路线设计、毛坯设计、刚度分析、定位方案设计、装夹方案设计、特征加工顺序确定、加工元生成、工序生成、机床选择、夹具选择、工序排序、特殊工序安排、辅助工序插入、工作说明生成、工步生成、辅助工步生成、工步排序、工步刀具参数确定、刀具库关联、刀具查询选择、刀具库断开、量具选择、切削参数库关联、切削参数查询选择、切削参数库断开、工步内容生成等子薄壁导向套是某型航空发动机火焰筒上的一个零件，加工难度较高(材料为GH140,属铁—镍基高温合金)。为了加工出符合图样要求的零件，必须编制合理的工艺线路，并2.3导向套的主要技术要求2.3.1.技术要求分析如图1所示，导向套的几何尺寸及公差，表面粗糙度都有较高的要求。在加工完后还须进行热处理渗铝。图2.2导向套2.3.2.调质处理现代机械制造过程中，对各种工程材料的性能要求越来越高，常需要对各种材料进行改性处理来改善工艺性能和提高使用性能。钢的改性处理包括钢的热处理和表面处理两大类。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量。处理后可提高零件的强度硬度及耐磨性并改善钢的塑性和切削加工性；而经过合理的表面处理则可提高零件的耐腐蚀性和耐磨性，并可装饰和(1)调质处理即将淬火加高温回火相结合的热处理。调质处理广泛应用于本设计中的导向套是郑州煤炭集团生产的液压支架的一个重要零件，承受复杂载荷，所以选用调质处理。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在本设计中调质处理HB240--280即导向套用调质处理的方法使其硬度在布氏240到280之间。生产中常用布氏硬度法测定经调质处理的刚件。根据钢的力学性能和调质处理时加热温度的关系，将导向套的硬度保证在HB240—280较为合适。a.淬火即将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。b.回火即钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到A.以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火它包括低温回火、中温回火和高温回火高温回火温度为500℃~650℃,得到粒状渗碳体和铁素体基体的混和组织，称回火索氏体回火索氏体(回火S)综合机械性能最好，即强度、塑性和韧性都比较好，硬度一般为25HRC～35HRC。回火索氏体。钢在回火时会产生回火脆性现象，即在250℃~400℃和450℃~650℃两个温度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降。钢的硬度随回火温度的变化40钢机械性能与回火温度的关系回火温度/C2.4导向套的加工工艺分析由于导向套的材料是铁—镍基高温合金，此种合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韧性，足够的热强性和良好的热疲劳性，是一种难加工材料。由图1可知，当完成两外圆和内部形状加工后，导向套的壁较薄，受力差，内部空间位置也较小。要加工出2—φ4+0.160孔，两处宽1±0.2mm的槽和两处内弧形面，并保证对称，比较困难。如直接夹持导向套加工，不仅容易变形，而且不好直接加工。因此必须设计专用的夹具，才2.4.1.选择加工内容及加工方法的选择(1)选择数控加工内容在分析零件精度、开关及其技术条件基础上，考虑零件是否适合于在数控机床上进行通常，考虑是否选择在数控机床上加工的因素是：零件的技术要求能否保证，对提高生产率是否有利，经济上是否合适。一般说来，零件的复杂程度高、精度要求高、多品种、小批量的生产，采用数控机床加工能获得较高的经济效益。当选择并决定某个零件进行数控加工后，并不是要把所有的加工内容都包下来，而只能只是其中的一部分进行数控加工，因此必须对所要加工的零件进行仔细的工艺分析，口需要通过较长时间占机调整的内容，如以毛坯的粗基闪定位来加工第一个精基准的□必须按专用工装协调的孔及其它加工内容。主要原因是采集编程用的数据有困难，协调效果也不一定理想；此外，在选择数控加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因2.4.2选择数控加工□旋转体零件的加工这类零件一般在数控车床上加工：其毛坯多采用棒料或锻坯，零件的开头、往往是阶梯形或其它等圆柱形零件，其特点是加工余量在且不均匀。在编写加工程序时主要考虑的问题是粗车时的加工路线。2.3直线斜线走刀加工路线比较合理的加工方案是选用直线、斜线程序车削掉图中虚线所示的加工余量，再用圆弧②孔系零件的加工在零件上进行孔系加工时，由于孔与孔之间的位置精度要求较高，宜用点位直线控制的数控钻镗床或数控加工中心加工。这样不仅可以减轻工人的劳动强度，提高生产率，而且还易于保证精度。加工这类零件时，孔系的定位多用快速运动，有两坐标联动的数控机床，可以指令两轴同时运动。对没没有联动的数控机床，则检能指令两个坐标轴集资运动。此外，在编制加工程序时，、还可以采用子程序调用或循环指令的方法来减少程③平面和曲面轮廓零件的加工为了保证加工质量和刀具受力善良好，加工中尽量使刀具回转中心线与加工表面处处垂直或相切。为此，加工这类零件常采用具有旋转坐标的四坐标、五坐标联动的数控铣床④模具型腔的加工高、韧性大，此时可考虑选用数控电火花机床成形加工。用该法加工时的切削力，故特⑤平板零件的加工该类零件可考虑选择数控线切割机床加工。这种加工方法除了内侧角部的最小半径由金属丝直径限制外，任何复杂的内外侧开关都可以加工，而且加工余量少，加工精度高，机械加工工艺过程卡片如下图：济源职业技术学院材料钢编制日期机械加工工艺过程综合卡片零件名导向套毛坯重审核指导加工工序加工工步导向套的加工工序说明生产类型大批机床刀具名称刀补量主轴转速切削速度被吃刀量时间1除料为105×8O2预钻扩内孔直径4033卡毛坯，除其余各部粗车，内外圆单边均留3mm余量，沟槽不车，两端刀抬平即可，余量尽量留在大端。45卡右端，平右端面(总长加工成77,半精车外圆及沟槽，直径方向及端面单边均留1mm余量)半精车内孔及沟槽，除φ端槽不加工外，其余直径方向和端面单边均留1mm余量6卡左端外圆靠平端面；按内孔找正，车平大端面，7卡大端外圆，靠平大端面至总长；精车好如下尺寸：75.2-0.030-0.090(5)85×3-6g螺纹，螺纹中径往上差加工，通规松过(6)平好外圆所在倒角及r之031×3+0.16-0.8三爪撑内孔，靠平大端面牙厚不足1/3残扣9去毛刺检验2.5导向套加工工序安排分析2.5.1工序划分的原则有两种：工序集中原则和工序分散原则。工序集中就是将加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较5数控机床、专用设备和工艺装备投资大，尤其是专用设备和工艺装备调工序分散就是将工件的加工分散在罗多的工序内进行，每道工序的加工内加工工序划分时，除应考虑工序集中和工序分散外，清寒需考虑如下一些2按先面后孔划分工序在完成两外圆和内部形状加工后，2—φ4+0.160孔，两处宽1±0.2mm的槽和两处弧形面，各道工序的安排顺序，决定着导向套的工艺性和经济性。如把加工宽1±0.2mm槽或加工弧形面安排在前，则在加工2—φ4+0.160孔时，无准确的定位基准，就不能保证2—φ4+0.160孔与两槽、两弧形面要求的位置。加工槽和加工弧形面这两个工序，无论哪个工序安排在前，后一个工序都无准确的定位基准。因此，最好是把加工2—φ4+0.160孔安排在前，其次是加工宽1±0.2mm的槽，最后加工弧形面。因槽加工后，加工弧形面的深度就到槽为止，容易控制。在完成φ4+0.160孔、槽、弧形面加工后，在导向套内面产生了毛刺，需安排内、外面去毛刺工序。表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度，在机械制造中，机械零件表面粗糙度的测定是很重要的一环。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、工作精度、抗腐蚀性均有密切关系，它影响到机器或仪器的可靠性和使用寿命。近年来，表面粗糙度已成为衡量一个国家机械加工水平的重要标志之一。国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。表面粗糙度高度参数是最基本的评定参数，在图样上一般只需注出一在车间生产中，常根据表面粗糙度样板和加工出来的零件表面进行比较，用肉眼或手指的感觉，来判断零件表面粗糙度的等级。此外，还有很多测量光洁度的仪器。在设计零件时，表面粗糙度数值的选择，是根据零件在机器中的作用决定的。总的原则是：在保证满足技术要求的前提下，选用较大的表面粗糙度数值。具体选择时，(1)工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。(2)摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度数值小。摩擦表面的摩擦速度愈高，(3)对间隙配合，配合间隙愈小，粗糙度数值应愈小；对过盈配合，为(4)配合表面的粗糙度应与其尺寸精度要求相当。配合性质相同时，零件尺寸愈小，则应粗糙度数值愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸要粗糙度数值小，轴比孔要粗糙度数值小(特别是IT8～IT5的精度)。(5)受周期性载荷的表面及可能会发生应力集中的内圆角、凹稽处粗糙2.5.4表面粗糙度的测量对于表面粗糙度的测量一般有这样几种方·:(2)光切法：利用“光切原理”来测量表面粗糙度。可用双管显微镜来实(3)干涉法：利用光波干涉原理来测量表面粗糙度。仪器是干涉显微镜。(4)针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度的R值。根据表面粗糙度的表面特征，经济加工方法，查粗糙度参数推荐值选定本设计中的粗糙度参数值参数特性表如下(部分)表面微观特性加工方法粗糙表面微见刀痕粗车、粗刨粗铣、钻微见加工痕迹车、刨、铣、镗半光表面看不清加工痕迹车、刨、铣镗磨、压2.6夹具设计2.6.1工件的装夹方式定位误选择定位和夹紧方式时应注意以下方面：1尽可能选用标准夹具(组合夹具),在成批生产时才考虑专用夹具，3工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换及重要部位的4夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的强度和刚度，以减少其变5应尽可能采用气、液压夹具。有时为了提高加工效率，还可以采用多2.6.2基准的概念零件都是由若干表面组成，各表面之间有一定的尺寸和相互位置要求。模具零件表面间的相对位置要求包括两方面：表面间的距离尺寸精度和相对位置精度(如同轴度、平行度、垂直度和圆跳动等)要求。研究零件表面间的相对位置关系离不开基准，不明确基准就无法确定零件表面的位置。基准就其一般意义来讲，就是零件上用以确定其他点、线、面位置时所依据的那些点、线、d.定位基准：是加工过程中，使工件相对机床或刀e.度量基准(测量基准):是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基其中定位基准包括粗基准和精基准。粗基准即用未加工过的表面做基准。精基准即用已加工过的表面做基准。(a)零件图上的设计基准y形块(c)加工时的定位基准(d)测量E面时的测量基准图2.4各种基准示例2.6.3钻模加工φ4+0.160孔的简易钻模如图2所示。1.钻模座2.钻套3.定位销导向套以φ410一0.34外圆和台阶环形面C定位。以台阶环形面C定位，保证2—φ4+0.160孔中心与台阶环形面距离尺寸3.8±0.2mm。使用时用虎钳钳口夹住钻模座1端面G和导向套大端面。钻模上φ34+0.15+0.05孔是为了导向套在钻孔后可能有毛刺不好取时，可从孔的左端往右端推出。在钻模上钻出第一个φ4+0.160孔后，松开钳口，将导向套转80°,再插入定位销3,夹紧后钻第二个孔，从而保证了两孔轴心线之间夹角为80°。2.6.4铣槽夹具为了加工宽1±0.20mm的对称两槽，设计了如图3所示的简易铣削夹具。加工时导向套仍以其台阶C面和内孔φ31+0.100定位，而沿其φ410-0.34的厚度可根据尺寸3.8±0.20mm在公差内分组，每隔0.10mm一件，共做4件，供钻孔时导向套分组调节尺寸用(条件允许也可用量块调整尺寸)。夹具体φ31-0.03-0.08的两个φ4+0.08+0.03定位销孔，是为了提高夹具工作效率，这样在第一件导向套铣完第二个槽时，夹具体无需再旋转180°。将此夹具夹紧在分度头上即可1.夹具体2.螺杆3.调整垫4.定位销5.开口垫6.螺母7.垫圈图2.6铣槽夹具2.6.5铣弧形面夹具由于弧形面是对称的两处，为此设计了如图4所示的简易夹具。1.夹具体2.调整垫3.导向压紧盖4.紧固螺杆5.螺帽图2.7铣弧形面夹具在夹具上导向套的定位方式完全同铣槽夹具。导向压紧盖3由导向套上φ410一0.34外圆和φ4+0.160孔实现定位。导向压紧盖材料为T8A,热处理HRC52~58。加工导向套时，立铣刀只要沿导向压紧盖上的弧线切削便可。此夹具夹在3导向套的数控加工3.1数控机床参数床身上最大工件回转直系横滑板上回转直径最大工件长度刀架行程纵向横向205mm主轴孔通过最大棒料直径主电动机(直流)功率主轴箱变速级数级别主轴转速(无级)1级2最大进给速度刀架快速移动速度最大进给力纵向横向5000N转塔刀架刀具安装数相邻刀位转位时间尾座套筒直径x行程尾座套筒压紧力10m/min81.&0QNgXJ工控制轴数插补方式直径最小增量O2轴，联动2轴直线/圆弧纵向最小增量0.001mm固定循环：纵车、端面、锥度、螺纹、曲线轮廓等11种刀具补偿工件程序存储最大间隙补偿值程序格式主轴控制36组8K/24K或32种零件程序正负510Um12英寸每帧80格X20行可变符地址程序格式可实现恒切削速度控制3.2数控编程过程的内容正确的加工程序不仅应保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，以使数控机床能安全、可靠、高效地工作。数控加工程序的编制过程是一个比较复杂的工艺决策过程。一般来说，数控编程过程主要包括：分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序单、输入数控程序及程序检验，典型的数控编程过程如图所示。零件图纸分析零件图纸分析刀位轨迹计算加工3.2.1加工工艺决策2.工夹具的设计和选择应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减3.选择合理的走刀路线合理地选择走刀路线对于4.选择合理的刀具根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削5.确定合理的切削用量在工艺处理中必须正确确定切削用量。3.2.2刀位轨迹计算在编写NC程序时，根据零件形状尺寸、加工工艺路线的要求和定义的走刀路径，在适当的工件坐标系上计算零件与刀具相对运动的轨迹的坐标值，以获得刀位数据，诸如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、几何元素的交点或切点等坐标值，有时还需要根据这些数据计算刀具中心轨迹的坐标值，并按数控系统最小设定单位(如0.001mm)将上述坐标值转换成相应的数字量，作为编程的参数。在计算刀具加工轨迹前，正确选择编程原点和工件坐标系是极其重要的。工件坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。工件坐标系的选择原则为：(2)工件坐标系原点应选在容易找正、并在加工过程中便于检查的位置；3.2.3编制或生成加工程序清单根据制定的加工路线、刀具运动轨迹、切削用量、刀具号码、刀具补偿要求及辅助动作，按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写或生成零件加工程序清单，并需要进行初步的人工检查，并进行反复修改。3.2.4程序输入在早期的数控机床上都配备光电读带机，作为加工程序输入设备，因此，对于大型的加工程序，可以制作加工程序纸带，作为控制信息介质。近年来，许多数控机床都采用磁盘、计算机通讯技术等各种与计算机通用的程序输入方式，实现加工程序的输入，因此，只需要在普通计算机上输入编辑好加工程序，就可以直接传送到数控机床的数控系统中。当程序较简单时，也可以通过键盘人工直接输入到数控系统中。3.2.5数控加工程序正确性校验通常所编制的加工程序必须经过进一步的校验和试切削才能用于正式加工。当发现错误时，应分析错误的性质及其产生的原因，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。3.2.6导向套加工程序如下：X0Z1Z1Z1X-5Z0X0Z63X-3Z0X0Z25